by AS playground.boxtec.ch/doku.php/tutorial I 2 C Bus und Out 2 (16 Bit) I2C-Bus - Out 2

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2 Copyright Sofern nicht anders angegeben, stehen die Inhalte dieser Dokumentation unter einer Creative Commons - Namensnennung- NichtKommerziell-Weitergabe unter gleichen Bedingungen 3.0 DE Lizenz Sicherheitshinweise Lesen Sie diese Gebrauchsanleitung, bevor Sie diesen Bausatz in Betrieb nehmen und bewahren Sie diese an einem für alle Benutzer jederzeit zugänglichen Platz auf. Bei Schäden, die durch Nichtbeachtung dieser Bedienungsanleitung verursacht werden, erlischt die Gewährleistung/Garantie. Für Folgeschäden übernehmen wir keine Haftung! Bei allen Geräten, die zu ihrem Betrieb eine elektrische Spannung benötigen, müssen die gültigen VDE-Vorschriften beachtet werden. Besonders relevant sind für diesen Bausatz die VDE-Richtlinien VDE 0100, VDE 0550/0551, VDE 0700, VDE 0711 und VDE Bitte beachten Sie auch nachfolgende Sicherheitshinweise: Nehmen Sie diesen Bausatz nur dann in Betrieb, wenn er zuvor berührungssicher in ein Gehäuse eingebaut wurde. Erst danach darf dieser an eine Spannungsversorgung angeschlossen werden. Lassen Sie Geräte, die mit einer Versorgungsspannung größer als 24 V- betrieben werden, nur durch eine fachkundige Person anschließen. In Schulen, Ausbildungseinrichtungen, Hobby- und Selbsthilfewerkstätten ist das Betreiben dieser Baugruppe durch geschultes Personal verantwortlich zu überwachen. In einer Umgebung in der brennbare Gase, Dämpfe oder Stäube vorhanden sind oder vorhanden sein können, darf diese Baugruppe nicht betrieben werden. Im Falle eine Reparatur dieser Baugruppe, dürfen nur Original-Ersatzteile verwendet werden! Die Verwendung abweichender Ersatzteile kann zu ernsthaften Sach- und Personenschäden führen. Eine Reparatur des Gerätes darf nur von fachkundigen Personen durchgeführt werden. Spannungsführende Teile an dieser Baugruppe dürfen nur dann berührt werden (gilt auch für Werkzeuge, Messinstrumente o.ä.), wenn sichergestellt ist, dass die Baugruppe von der Versorgungsspannung getrennt wurde und elektrische Ladungen, die in den in der Baugruppe befindlichen Bauteilen gespeichert sind, vorher entladen wurden. Sind Messungen bei geöffnetem Gehäuse unumgänglich, muss ein Trenntrafo zur Spannungsversorgung verwendet werden Spannungsführende Kabel oder Leitungen, mit denen die Baugruppe verbunden ist, müssen immer auf Isolationsfehler oder Bruchstellen kontrolliert werden. Bei einem Fehlers muss das Gerät unverzüglich ausser Betrieb genommen werden, bis die defekte Leitung ausgewechselt worden ist. Es ist auf die genaue Einhaltung der genannten Kenndaten der Baugruppe und der in der Baugruppe verwendeten Bauteile zu achten. Gehen diese aus der beiliegenden Beschreibung nicht hervor, so ist eine fachkundige Person hinzuzuziehen Bestimmungsgemäße Verwendung Auf keinen Fall darf 230 V~ Netzspannung angeschlossen werden. Es besteht dann Lebensgefahr! Dieser Bausatz ist nur zum Einsatz unter Lern- und Laborbedingungen konzipiert worden. Er ist nicht geeignet, reale Steuerungsaufgaben jeglicher Art zu übernehmen. Ein anderer Einsatz als angegeben ist nicht zulässig! Der Bausatz ist nur für den Gebrauch in trockenen und sauberen Räumen bestimmt. Wird dieser Bausatz nicht bestimmungsgemäß eingesetzt kann er beschädigt werden, was mit Gefahren, wie z.b. Kurzschluss, Brand, elektrischer Schlag etc. verbunden ist. Der Bausatz darf nicht geändert bzw. umgebaut werden! Für alle Personen- und Sachschäden, die aus nicht bestimmungsgemäßer Verwendung entstehen, ist nicht der Hersteller, sondern der Betreiber verantwortlich. Bitte beachten Sie, dass Bedien- und /oder Anschlussfehler außerhalb unseres Einflussbereiches liegen. Verständlicherweise können wir für Schäden, die daraus entstehen, keinerlei Haftung übernehmen. Der Autor dieses Tutorials übernimmt keine Haftung für Schäden. Die Nutzung der Hard- und Software erfolgt auf eigenes Risiko. BT I 2 C - Out 2 (16 Bit) 2

3 I 2 C Bus Out 2 (16 Bit) Im I 2 C Bus gibt es neben dem PCF 8574 mit seinen 8 Bit auch einen anderen Typ mit 16 Bit. Leider führt er neben seinem bekannten kleinen Bruder eher ein Schattendasein. Es ist der PCF 8575 mit seinen 16 Bit. Platine mit 16 LED und dem PCF 8575 im System 72 Vom Schaltkreis selber ist eigentlich nicht viel zu sehen. Da es ein SMD ist, befindet er sich auf der Unterseite der Platine. Ich habe ihn direkt auf die Leiterzüge gelötet. Das ist wahrscheinlich der Hauptgrund für seinen seltenen Einsatz. Der Abstand der einzelnen Pins beträgt ca. 0,6 mm. Das ist sehr klein für eine Handlötung. Habe aber kein Problem damit. Er funktioniert sehr gut. Denn Anblick möchte ich euch lieber ersparen. Im oberen Bereich befindet sich wieder die Verbindung zum I2C Bus, die Stecker für die Adressen und die LED zur Anzeige der Betriebsspannung. Darunter befinden sich die beiden Blöcke mir jeweils 8 x LED. An der Unterkante befinden sich 2 Widerstandsnetzwerke mit jeweils 8 x 220 Ohm. Block 1 Block 0 Achtung! LED 10 Die Anordnung der LED ist anders. Auf der rechten Seite ist der Block 0 mit den LED 00 bis 07. Auf der linken Seite befindet sich der Block 1 mit den LED 10 bis 17. Dieser Block beginnt unten rechts! BT I 2 C - Out 2 (16 Bit) 3

4 Sehen wir uns die Platine einmal genauer an. Man kann auf der Unterseite die Leiterzüge für den PCF 8575 genau erkennen. Zusätzlich habe ich noch die genaue Belegung dazu geschrieben. Platine in der Durchsicht Platine in der Fotoansicht Die Platinen habe ich wieder mit Sprint Layout 6.0 gezeichnet. Falls jemand Interesse hat, kann er von mir die originalen Dateien bekommen. BT I 2 C - Out 2 (16 Bit) 4

5 A0 A1 A2 Out 2 Bitte die genaue Montage der beiden RN beachten. Sie sind gegeneinander verdreht montiert, dadurch liegt der Anschluss 5V in der Mitte. Zusätzlich habe ich die beide Kondensatoren in der Nähe des PCF 8575 zur Abblockung eingebaut. Stückliste: RN1, RN2 - Widerstandsnetzwerk 220 Ohm 2 x Wannenstecker 2x5 R1 Widerstand 220 Ohm 3 x Jumper C2, C3 Kondensator 100 nf Platine ca. 72 x 53 mm C1, C4 Elko 100/16 3 x Steckerleiste 3 polg. L1 LED 5 mm rot (20 ma) 1 x PCF 8575 (Achtung SMD) L00 L07 LED 3 mm grün 20 ma L10 L17 LED 3 mm gelb 20 ma Durch die Jumper A0, A1 und A2 können unterschiedliche Adressen ausgewählt werden. Dabei stehen die Adressräume von 0x32 bis 0x39 zur Verfügung. Dadurch können bis zu 8 Schaltkreise an einen Bus angeschlossen werden. In der Tabelle habe ich die einzelnen Adressen angegeben. Bitte den Unterschied zwischen Dez und Hex beachten. ( Adressen wurden dem Datenblatt des Herstellers entnommen ) PCF 8575 (SMD) Dez Hex Auf der nächsten Seite habe ich die Schaltung dargestellt. Im oberen Bereich befindet sich wieder der Busanschluss mit der Abblockung und der Anzeige der Betriebsspannung. Darunter kommen die drei Adressstecker. (A0, A1, A2) Im mittleren Bereich befindet sich der eigentlich PCF Bitte daran denken, es ist ein SMD IC. Er wird direkt auf die Leiterzüge (von unten) gelötet. Darunter befindet sich die 16 LED mit den beiden Widerstandsnetzwerken. BT I 2 C - Out 2 (16 Bit) 5

6 L17 L16 L15 L14 L13 L12 L11 L10 L07 L06 L05 L04 L03 L02 L01 L00 PCF 8575 (SMD) Out Wannenstecker 2x5 Wannenstecker 2x5 1 2 SCL 3 3 SDA HJS 5 5V C1 C2 L1 R V V INT A0 A1 A2 1 5V Int 24 2 SDA A SCL A A0 P P17 P P16 P P15 P P14 P P13 P P12 11 P11 P06 P P10 13 RN2 RN1 BT I 2 C - Out 2 (16 Bit) 6

7 Natürlich gibt es wieder ein Programm zum testen. Es werden auf jeder Seite 2 LED angesteuert. Beachtet bitte den kompletten Aufbau. /* ATB_Out2_1.c :57:28 Author: AS */ #define F_CPU L #include <util/delay.h> #include "i2cmaster.h" unsigned char adr1_w = 0x40; unsigned char adr1_r = 0x41; unsigned char adr2_w = 0x42; unsigned char adr2_r = 0x43; unsigned char d; unsigned char e; // definiere auf 16MHz // Einbinden der.h Datei // Schreibadresse // Leseadresse // Schreibadresse // Leseadresse // Taster // LED int main(void) { // Hauptprogramm i2c_init (); i2c_start(adr1_w); // Schreibbefehl für Device 1 i2c_write(0xff); // Alle Pins des PCF auf 0 while(1) { // Hauptschleife i2c_write(0xff); // Alle Pins des PCF auf 0 i2c_start(adr1_r); // Starte Lesezugriff d=i2c_readnak(); // Schreib Leseergebnis in d if (~d & 0x01) // Abfrage T1 { // Wenn T1 gedrückt ist... i2c_start(adr2_w); // Schreibbefehl e = 0x7e; // Angabe LED Port0 e = 0xbd; // Angabe LED Port1 _delay_ms(100); // 100ms warten else { e = 0xff; // alle LED aus i2c_start(adr2_w); // Schreibbefehl _delay_ms(100); i2c_stop(); BT I 2 C - Out 2 (16 Bit) 7

8 Wir müssen wieder zwei Programme einbinden. Es ist i2cmaster.h und twimaster.c. einbinden ändern/kontrollieren Bitte die Dateien i2cmaster.c und twimaster.c einbinden In der Datei twimaster.c müssen wir die Änderungen vornehmen oder die Einstellungen kontrollieren ändern/kontrollieren Bitte <i2cmaster> in i2cmaster.h und CPU UL in CPU UL ändern In einem anderen Tutorial habe ich genau beschrieben, wie notwendige Programme eingebunden werden. Nach dem ich diese Änderungen durchgeführt habe, dürfte es keine Problem geben das Programm zu starten und auszuführen. Sehen wir uns das Programm einmal genauer an: #define F_CPU L #include <util/delay.h> #include "i2cmaster.h" // definiere auf 16MHz // Einbinden der.h Datei Angabe der Frequenz für Prozessor und einbinden der notwendigen Dateien unsigned char adr1_w = 0x40; unsigned char adr1_r = 0x41; unsigned char adr2_w = 0x42; unsigned char adr2_r = 0x43; // Schreibadresse // Leseadresse // Schreibadresse // Leseadresse Adressen für den I 2 C Bus unsigned char d; unsigned char e; // Taster // LED Variablen für Taster und LED BT I 2 C - Out 2 (16 Bit) 8

9 int main(void) { // Hauptprogramm i2c_init (); i2c_start(adr1_w); // Schreibbefehl für Device 1 i2c_write(0xff); // Alle Pins des PCF auf 0 Start des Hauptprogrammes und des I 2 C Busses while(1) { // Hauptschleife i2c_write(0xff); // Alle Pins des PCF auf 0 i2c_start(adr1_r); // Starte Lesezugriff d=i2c_readnak(); // Schreib Leseergebnis in d Start der Schleife und Abfrage Taster 1 if (~d & 0x01) // Abfrage T1 { // Wenn T1 gedrückt ist... i2c_start(adr2_w); // Schreibbefehl e = 0x7e; // Angabe LED Port0 e = 0xbd; // Angabe LED Port1 _delay_ms(100); // 100ms warten Wenn Taster 1 gedrückt, dann schalte LED else { e = 0xff; i2c_start(adr2_w); // alle LED aus // Schreibbefehl Wenn Taster T1 nicht gedrückt, schalte Led aus _delay_ms(100); i2c_stop(); Bei diesem IC gibt es eine Besonderheit. Die Angabe der Ports wird nacheinander gesendet. i2c_start(adr2_w); e = 0x7e; e = 0xbd; _delay_ms(100); // Schreibbefehl // Angabe LED Port0 // Angabe LED Port1 // 100ms warten BT I 2 C - Out 2 (16 Bit) 9

10 Zuerst wird die adr2 gesendet, dann lege ich fest welche LED leuchten soll und übertrage das in die Variable e. Diese sende ich dann an den PCF 8575 und schalte Port 0. Danach lege ich noch einmal fest welche LED leuchten soll und übertrage es noch einmal an die Variable e. Diese wird dann noch einmal an den PCF 8575 gesendet und schaltet den Port 1. Port 1 Port 0 Die Variable e mit der Angabe der LED muss LED 00 bis 03 2x übertragen werden. LED 14 bis 17 LED 10 bis 13 LED 00 bis 03 Noch mal das gleich Stück aus dem Programm: i2c_start(adr2_w); e = 0x7e; e = 0xbd; _delay_ms(100); // Schreibbefehl // Angabe LED Port0 // Angabe LED Port1 // 100ms warten In der Variablen e wird Zuordnung der LED hinterlegt. Sehen wir uns den Aufbau einmal genauer an: 1. Angabe e = 0 x 7e; // Angabe LED Port 0 2. Angabe e = 0 x bd; // Angabe LED Port 1 Die Variable e besteht neben dem 0x.. noch aus.. 7e bzw... bd. Untergliedern wir diese Angabe in ein linkes Zeichen und in ein rechtes Zeichen. Jeder dieser beiden Zeichen hat die Aufgabe verschiedene LED anzusteuern bzw. dem PCF 8575 mitzuteilen welcher Pin angesteuert werden soll. Dadurch können wir verschieden LED gleichzeitig schalten. Rechtes Zeichen schaltet die Pin 4 7 LED bzw. Pin LED Linkes Zeichen schaltet die Pins 8 11 LED bzw. Pin LED In der nächsten Tabelle habe ich einmal die entsprechenden Kombinationen zusammengefasst. BT I 2 C - Out 2 (16 Bit) 10

11 Rechtes Zeichen Pin 4/13 Pin 5/14 Pin 6/15 Pin 7/16 Linkes Zeichen Pin 8/17 Pin 9/18 Pin 10/19 Pin 11/20 0 X X X X X X X 2 X --- X X X X 4 X X --- X X --- X 6 X X X 8 X X X X X --- a X --- X --- b X --- c X X d --- X e X f PIN an: X PIN aus: --- Diese BM (Busmodule) habe ich verwendet PBM Board 1 ATmega 1284p BM Netzteil 2 (5V, 12V, 3A) BT I 2 C - Out 2 (16 Bit) 11

12 BM In/Out 1 ( 4xT 4xLED ) Adresse 40 BM Out 2 (16 Bit) ( 16 x LED ) Adresse 42 Zum besseren Verständnis habe ich wieder einige Programme geschrieben: ATB_I2C_Out2_1 T1 und 1 x LED ATB_I2C_Out2_2 T2 und 2 x LED ATB_I2C_Out2_3 T3 und 3 x LED ATB_I2C_Out2_4 T4 und 4 x LED ATB_I2C_Out2_5 T1 bis T4 und 1, 2, 3 und 4 x LED Einige Teile des Textes wurden zur besseren Übersicht farblich gestaltet. Die Nutzung erfolgt auf eigenes Risiko. Ich wünsche viel Spaß beim Bauen und programmieren Achim myroboter@web.de BT I 2 C - Out 2 (16 Bit) 12